适用于化学工业的真空泵——液环真空泵

庭前春雪 2022-09-06 发布于山东

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液环真空泵是旋转式容积泵，可在各种工业应用中提供工艺真空，例如化工、电力、环保、食品和饮料加工与包装、船舶、采矿、石油和天然气、制药，纸浆和造纸以及纺织行业。

如图1所示，液环泵叶轮在泵腔内是偏心安装，当叶轮旋转时会迫使工作液沿着泵腔内壁形成一个等厚的旋转液环，于是在两个相邻叶片、叶轮轮毂和液环内表面之间形成一个“气腔”。

叶轮旋转，气腔在泵的吸气区的体积逐渐增大，其内部压力下降，从而将气体吸入泵内，相反，气腔在排气区的体积逐渐变小，其内部压力上升，从而将气体排出。

图1 液环泵剖面图

液环泵特性

● 允许有残留——软固体、水分、渣块、化学药品等不会损害泵。这些杂质将通过泵排出口轻松洗出。

● 低温、安静的运行——由于密封水在泵内循环，因此泵会冷却。工作时相对安静——不超过 85 dBA。

● 在任何真空度下稳定运行——泵可以在任何真空度（从 29 英寸汞柱到大气压）下连续不断地运行。

● 易于维护，泵寿命更长—— 液环真空泵构造坚固，只有一个活动部件，即转子，该部件安装在由一组轴承支撑的主轴上，设计具有较长的连续运行使用寿命。

这样的设计给用户带来的好处是磨损减少和操作更简单，而且维护成本较低。

● 环保 ——泵不需要换油、过滤器、油底壳、冷凝器等。因此，机房运行保持清洁，无油污，也无油排放到下水道。

液环泵有单级和双级两种，单级液环泵工作压力范围为（1000～150）mbar，入口压力低于150mbar时抽速急剧下降，抽气效率较低。

双级液环泵工作压力范围为（1000～30）mbar，在入口压力较低的情况下仍有较大抽速。

液环泵非常适合于化学工业，其内部零件不存在相互接触，无需润滑。液环泵的工作液有两个作用：一是用于密封，二是用于冷却。

常用的工作液是水，亦可以用与工艺介质相适应的其他液体，如低粘度的油、乙二醇以及其他工艺溶剂如甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和乙苯等，这些密封液可以采用如图2所示的全循环系统，以避免对环境的污染。

液环泵优点

● 操作简便，运动部件少，泵腔内没有润滑油，不存在油的污染问题；

● 密封液的选择范围广；

● 既适合于抽可凝性蒸汽，又可以抽非可凝性气体；

● 可以抽除气流中的小液滴和微小颗粒；

● 可以选择不同的结构材料，标准产品是全铸铁和全316不锈钢，亦可以用合金钢20和哈氏合金材料。

图2 全密封液循环系統

液环泵最大的缺点就是功耗比其他机械类的真空泵要大，如滑阀泵消耗在密封、轴承、带动运动部件的功率占总功率的30%～40％，而液环泵在上述方面消耗的功率占总功率的60%～75％。

另外，液环泵的极限压力受到密封液蒸汽压的限制，例如液环泵用水作为密封液，其极限压力就是水在工作温度下的蒸汽压，当水温在20℃时，其极限压力就是3200Pa。

同时，液环泵在低的入口压力下会产生汽蚀现象。造成汽蚀的原因是：当泵的入口压力低于密封液的蒸汽压时，密封液迅速沸腾，并产生大量气泡，在气泡上升、破裂过程中会产生很大的冲击力，并从表面剥离少量金属，如果这种汽蚀持续时间很长，就会对泵造成严重损害，见图4所示。

图3 气蚀成因及解决方案

图4 泵的叶轮由于汽蚀遭到损坏

液环泵在低压下抽气量小、效率低而且还产生汽蚀现象，建议在液环泵的入口上增设一个大气喷射器，如图5所示，大气喷射器是喷射泵的一种类型，它利用液环泵工作时与大气压（或者是液环泵的排气压力）之间的压差将气体吸入到工作喷嘴，并获得超音速的射流，在混合室内造成真空，从而将被抽气体吸入，两股气体混合后，经过扩压管再被液环泵吸入并排到泵外。